泥浆护壁钻孔灌注桩.docx

泥浆护壁钻孔灌注桩.docx

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泥浆护壁钻孔灌注桩

一适用范围：

1、泥浆护壁灌注桩适用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎（砾）石土及风化岩层，以及地质情况复杂、夹层多、风化不均、软硬变化较大的岩层；冲孔灌注桩除适应上述地质情况外，还能穿透旧基础、大孤石等障碍物，但在岩溶发育地区应慎重使用。

2、沉管灌注桩适用于粘性土、粉土、淤泥质土、砂土及填土；在厚度较大、灵敏度较高的淤泥和流塑状态的粘性土等软弱土层中采用时，应制定质量保证措施，并经工艺试验成功后方可实施。

3、夯扩桩适用于桩端持力层为中、低压缩性粘性土、粉土、砂土、碎石类土，且其埋深不超过20m的情况。

二泥浆护壁成孔设备：

钻孔机具及工艺的选择，应根据桩型、钻孔深度、土质情况、泥浆排放及处理等条件综合确定。

对孔深大于30m的端承桩型，宜采用反循环工艺成孔或清孔。

1、正循环钻机

正循环钻机主要由动力机、泥浆泵、卷扬机、转盘、钻架、钻杆、水笼头和钻头等组成。

常用正循环回转机的型号、规格及技术性能见下表：

钻机

型号

钻孔

直径

（mm）

钻孔

深度

（m）

转盘

扭矩

（kN.m）

提升能力

（kN）

驱动能

力功率

（kN）

钻机

质量

（kg）

主卷扬机

副卷杨机

GPS—10

400～1200

50

8.0

29.4

19.6

37

8400

SPJ—300

500

300

7.0

29.4

19.6

60

6500

Spc—500

500

500

13.

49.0

9.8

75

26000

SPC—600

500

600

11．5

75

23900

GQ—80

600～800

40

5.5

30.0

22

2500

XY—5G

500～1200

40

25.0

40.0

45

8000

2、反循环钻机：

反循环钻机由钻头、加压装置、回转装置、扬水装置、接续装置和升降装置等组成。

常用反循环钻机型号、规格及技术性能见下表：

钻机

型号

钻孔直径

钻孔深度

转盘扭矩

动力功率

质量

生产

厂家

QJ250

2500

100

68.6

95

13000

郑州

ZJ150-1

1500

70～100

3.5,4.9,7.2,19.6

55

10000

郑州

红星-400

650

400

2.5,3.5,5.0,13.2

40

9700

郑州

SPC-300H

500

700

200～300

80

118

15000

天津

GJC-40HF

1000～1500

40

14.0

118

15000

天津

GJC-40F

天津

GPS-15

800～1500

700

50

17.7

30

15000

上海

G-4

1000

50

20.0

20

无锡

BRM-08

1200

40～60

4.2～8.7

22

6000

武汉

BRM-1

1250

40～60

3.3～12.1

22

9200

武汉

BRM-2

1500

40～60

7.0～28.0

28

13000

武汉

BRM-4

3000

40～100

15.0～80.0

75

32000

武汉

BRM-4A

1500～3000

40～80

15,20,30,40,55,80

75

61877

武汉

GJD-1500

1500～2000

50

39.2

63

20500

张家口

三抗拔桩施工方案

3.1施工工艺：

采用反循环施工法，反循环施工是泥浆自孔口流入孔内，利用砂石泵，通过钻头、钻杆将孔底携带钻碴的泥浆抽吸到孔外的循环。

3.2主要施工设备：

3.3泥浆制备和泥浆处理：

⑴泥浆的作用：

泥浆是由高塑性粘土或澎润土与水的拌合物，并根据需要，掺入少量的其它物质，如纯碱、CMC（羧甲基纤维）等，以改善泥浆的品质。

在钻孔时，泥浆是将钻孔内不同土层中的空隙渗填密实，使孔内漏水减少到最低程度，以保持护筒内较稳定的水压。

同时，泥浆的密度大于水的密度，且具有触变性，即静止时有一定的静切力，搅拌时有一定的流动度。

它在孔中的液面要高出地下水位0.5～1.0m，因此，泥浆所产生的液柱压力可以平衡地下水压力，并对孔壁产生一定的侧压力，成为孔壁的一种液态支撑。

同时泥浆中胶质颗粒的分子，在泥浆的压力下渗入孔壁表层的孔隙中，形成一层泥皮，促使孔壁胶结，从而起到防止塌孔、保护孔壁的作用。

在泥浆循环排土时，另外，在泥浆循环排土时，还有携渣、润滑钻头、降低钻头发热、减少钻进阻力等作用。

因此，除能够自行造浆的粘性土层外，均应制备泥浆。

制浆采用泥浆搅拌机，拌制的泥浆贮存在泥浆池或钢制泥浆箱内备用。

⑵泥浆的性能指标：

拌制泥浆应根据施工机械、工艺及穿越土层进行配合比设计。

澎润土泥浆按下表的性能指标制备。

泥浆性能指标

项次

项目

性能指标

检验方法

1

相对密度

1.1～1.15

泥浆密度计

2

粘度

10～25s

50000/70000漏斗

3

含砂率

＜6%

4

胶体率

＞95%

量杯法

5

失水率

＜3mL/3min

失水量仪

6

泥皮厚度

1～3mm/30min

失水量仪

7

静切力

1min20～30mg/cm2

静切力计

8

稳定性

＜0.03g/cm2

9

pH值

7～9

pH试纸

3.4泥浆护壁的规定：

⑴施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上。

⑵在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至浇注水下混凝土。

⑶浇注混凝土前，孔底500mm以内的泥浆相对密度应小于1.25；含砂率≤8%；粘度≤28s

⑷在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的措施。

3.5废泥浆和钻碴的处理：

灌注桩施工时所产生的废弃物有钻孔形成的弃土、变质后不能循环使用的护壁泥浆废液，还有施工结束时所应剩余的护壁泥浆。

其中任何一种都会对周围环境造成污染。

所以，在对废弃泥浆进行处理时应遵守有关环保规定，不能随意排放。

钻孔形成的这些废弃物，其含水量相当高，且因掺有水泥等，使其pH值增高。

另外，其中还有以膨润土为主的护壁泥浆液复合材料。

所以，在处理这些废弃物时将产生较大的难度，这是在进行灌注桩施工时应特别注意的事情。

废泥浆和钻碴的处理，一是对可以再生利用的废泥浆，将其中土屑、粗粒杂质等钻碴清除后重新利用；二是把无法再生利用的废泥浆靠沉淀池沉淀一段时间，然后挖出，在场地上进行自然脱水，最后装车外运至弃土地点。

或者将初步沉淀后的厚质的废弃泥浆用密封的罐车外运，倒入暂无影响的坑和低洼地内。

3.6试桩:

在设计桩位进行试桩,共2根（ZJ1及ZJ2各1根），通过试桩验证钻孔工艺是否适应水文及工程地质条件。

试桩时详细记录地层地质，水位标高、塌孔位置、钻孔进尺速度及成孔时间、泥浆用量及泥浆性能指标等，作为正式施工参数，必要时或调整施工方案。

3.7施工顺序：

根据试桩参数调整及确定施工方案，按以下顺序进行正式施工：

⑴埋设护筒：

泥浆护壁成孔时，宜采用孔口护筒，其作用是保证钻机沿着桩位垂直方向顺利工作，它还起存贮泥浆，使其高出地下水位和保护桩孔顶部土层不致因钻杆反复上下升降、机身振动而导致塌孔的作用。

护筒应按下列规定设置

①护筒埋设应准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm；

②护筒一般用4～8mm钢板制作，其内径应大于钻头直径100mm。

其上部宜开设1～2个溢浆孔；

③护筒的埋设深度：

在粘性土中不宜小于1.0m，砂土中不宜小于1.5m，其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求，一般高出地面或水面400～600mm；

④受水位涨落影响或水下施工的钻孔灌注桩，护筒应加高加深，必要时应打入不透水层。

⑵安装钻机。

⑶钻进：

①在松软土层中钻进，应根据泥浆补给情况控制钻进速度；在硬层或岩层中钻进速度以钻机不发生跳动为准。

②为了保证钻孔垂直度，钻头上应设置不小于3倍直径长度的导向装置。

③加接钻杆时，应先停止钻进，将钻具提离孔底80～100mm，维持冲洗液循环1～2min，以清洗孔底，并将管道内的钻碴携出排净，然后停泵加接钻杆。

钻杆连接应拧紧上牢，防止螺栓、螺母及操作工具等掉入孔内。

④钻进过程中如发生斜孔、塌孔和护筒周围冒浆时，应停钻，待采取相应措施后再钻进。

⑷第一次清孔：

第一次清孔的目的是使孔底沉碴（虚土）厚度、循环液中的钻碴含量和孔壁泥皮厚度符合质量要求，也为下一工序在泥浆中灌注混凝土创造良好条件。

当钻孔达到设计深度后应停止钻进，此时稍提钻杆，使钻斗距孔底10～20cm处空转，并保持泥浆正循环，将相对密度为1.05～1.10的不含杂质的新浆压入钻杆，把钻孔内悬浮较多钻碴的泥浆置换出孔外。

第一次清孔应达到以下要求：

①距孔底500mm以内的泥浆相对密度应小于1.25。

②含砂率≤8%，粘度≤28s。

③孔底沉碴厚度≤100mm。

⑸测定孔壁回淤厚度。

⑹吊放钢筋笼。

⑺插入导管。

⑻第二次清孔：

在第一次清孔达到要求后，由于要安放钢筋笼及导管准备浇注水下混凝土，这段时间间隔较长，孔底难免会产生新的沉碴，所以待安放钢筋笼及插入导管后，再利用导管进行第二次清孔。

清孔方法是在导管顶部安设一个弯头和皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管外置换沉碴，清孔标准是孔深达到设计要求，复测沉碴厚度在100mm内。

⑼二次清孔完成后，立即进行混凝土浇注。

⑽拔出导管，拔出护筒。

3.8钢筋笼制作：

⑴钢筋的种类、钢号及规格尺寸应符合设计要求；

⑵钢筋笼的绑扎场地宜选择现场内运输和就位都比较方便的地方；

⑶钢筋笼的绑扎顺序是先将主筋间距布置好，待固定住架立筋后，再按规定的间距绑扎箍筋。

主筋净距不得小于3倍混凝土粗骨料粒径。

主筋与架立筋、箍筋之间的接点固定可用电弧焊接等方法

⑷钢筋笼主筋上每隔一段距离设置混凝土垫块，混凝土垫块规格应根据保护层厚度及孔径确定。

⑸为防止钢筋笼在搬运、吊装和安放时变形，钢筋笼每隔2.0～2.50m设置加劲箍一道，加劲箍宜设置在主筋外侧。

⑹钢筋笼安放：

钢筋笼安放入孔要对准孔位，垂直缓慢地放入孔内，避免碰撞孔壁。

钢筋笼放入孔内后，要立即固定好位置。

⑺钢筋笼可采用逐段接长放入孔内。

先将第一段钢筋笼放入孔中，利用其上部架立筋暂时固定在护筒上部，然后吊起第二段钢筋笼对准位置进行施焊连接。

钢筋笼安放完毕后，要检测确认钢筋笼顶端的高度。

⑻钢筋笼同一截面上主筋焊接接头不得多于主筋总数的50%。

⑼钢筋笼制作偏差：

项次

项目

允许偏差（mm）

1

主筋间距

±10

2

箍筋间距或螺旋筋螺距

±20

3

钢筋笼直径

±10

4

钢筋笼长度

±50

3.9混凝土水下灌注：

⑴施工顺序

①安设导管。

②将隔水栓与导管内水面贴紧。

③灌注首批混凝土。

④剪断铁丝，使隔水栓下落至孔底。

⑤连续灌注混凝土，提升导管。

⑥混凝土灌注结束，拔出护筒。

⑵灌注混凝土

①导管埋设：

导和埋入混凝土中的深度越大，则混凝土扩散散愈均匀，密实性愈好，其表面也较平坦；反之，混凝土扩散不均匀，表面坡度也大，易于分散离析，影响质量。

埋入深度与混凝土浇注速度有关。

为防止导管拔出混凝土面造成断桩事故，导管埋设宜为2～6m，同时也要防止埋深造成埋管事故。

②灌注首批混凝土：

为使隔水栓能顺利排出，导管底部至孔底的距离宜为300～500mm。

漏斗与储料斗应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土以下0.8m以上。

③连续灌注混凝土

首批混凝土灌注正常后，必须连续施工，不得中断，否则先灌注的混凝土达到初凝，将阻止后灌混凝土从导管中流出，造成断桩。

④控制灌注时间：

每根桩的灌注时间按初盘混凝土的初凝时间控制，必要时可适量掺入缓凝剂。

本抗拔桩长12～15m，混凝土灌注量10～13m3，灌注时间宜为1～2h。

⑤控制桩顶标高：

当灌注混凝土接近桩顶部位时，应控制最后一次灌注量，使桩顶的灌注标扃比设计标高高出0.5～0.8m，以使凿除桩顶部的泛浆层后达到设计标高的要求，且必须保证暴露的桩顶混凝土达到强度设计值。

3.10施工注意事项

⑴规划布置施工现场时，应首先考虑冲洗液循环、排水、清渣系统的安设，以保证施工作业时，冲洗液循环通畅，污水排放彻底，钻渣清除顺利。

⑵及时清除沉淀池内的废泥浆和钻渣，并将清出的废泥浆和钻渣及时运出现场，防止污染施工现场及周围环境。

⑶反循环钻进操作应认真仔细观察进尺和砂石泵排水出渣情况。

排量减少或出水中含土渣量较多时，应控制给进速度，防止因循环液密度太大而中断反循环。

⑷检查成孔质量合格后应尽快浇注混凝土，每根桩预留一组试块，每组3件。

⑸混凝土灌注过程中的一切故障均应记录备案。

四常见质量事故及防治措施

4.1孔壁塌落:

⑴产生原因：

护壁泥浆密度和浓度不足，起不到可靠的护壁作用；护筒埋深位置不合适、钻孔速度太快、孔壁泥浆未形成泥膜、安放钢筋笼时碰到了护壁、破坏了泥膜；排除较大障碍物（如较大石块）时形成大空洞而漏水。

⑵防治措施：

钻孔速度应根据地层情况确定，在松散砂土中钻孔时应控制进尺，并选用较大密度、粘度和较大胶体率的优质泥浆；如地下水位变化较大，应升高护筒，增大水头；如孔口坍孔，应探明塌孔位置，将砂和粘土混合物回填到塌孔位置以上1～2m，如塌孔严重，应全部回填，等回填物沉积密实后再进行钻孔；钢筋绑扎、安放等环节均应充分注意。

4.2护筒冒水:

⑴产生原因:

埋设护筒时周围填土不密实或起落钻头时碰撞了护筒。

⑵防治措施：

埋设护筒时四周的土要分层夯实，并且要选用含水量适当的粘性土填充；起落钻头要要防止碰撞护筒；初发现护筒冒水可用粘土在四周填实加固，如护筒严重下沉或位移，则应返工重埋。

4.3钻孔漏浆:

⑴产生原因：

护筒埋设太浅、回填土不密实、护筒接缝不严、在护筒刃脚或接缝处漏浆；水头过高使孔壁渗浆；遇到透水性大或地下水流动的土层。

⑵防治措施：

根据土层情况决定护筒的埋设深度；将护筒周围填充密实；；加稠泥浆或倒入粘土、慢速转动，或在回填土内掺片石、卵石，反复冲出，增强护壁。

4.4桩孔偏斜:

⑴产生原因:

钻孔遇到有倾斜度的较硬土层交界处或岩石倾斜处,钻头所受阻力不均而偏位；钻杆弯曲或连接不当，钻头和钻杆中心线不同轴；地面不平或不均匀沉降使钻机底座倾斜。

⑵防治措施：

钻进遇有倾斜度的软硬土层时，应吊住钻杆，控制进尺，低速钻进；钻杆接头逐个检查，弯曲的钻杆及时更换；场地要平整，钻架就位后要调整，确保钻盘与底座水平、钻架顶端的起重滑轮边缘和固定钻杆的卡孔及护筒中心三者在同一轴线上，并注意经常检查和较正；在桩孔偏斜处吊住钻头，上下反复扫孔，使孔校直；在桩孔偏斜处回填砂粘土，待沉积密实后再钻。

4.5缩孔：

⑴产生原因：

塑性土膨胀。

⑵防治措施：

上下反复扫孔，以扩大孔径。

4.6断桩:

⑴产生原因:

混凝土塌落度太小、骨料粒径太大、未及时提升导管及导管倾斜、使导管堵塞，形成桩身混凝土中断；混凝土灌注不连续，中断时间过长；提升导管时碰撞钢筋笼，使孔壁土体混入混凝土中；导管没扶正，接头法兰挂住钢筋笼。

导管提升过高，导管底部脱离混凝土面；

⑵防治措施：

混凝土塌落度按设计要求，粗骨料粒径按规范要求控制；边灌混凝土边拔导管，随时掌握导管埋入深度，避免导管脱离混凝土面；当导管堵塞，混凝土尚未初凝时，可吊起一节钢轨或其它重物在导管骨冲出，把堵塞的混凝土冲开，使混凝土继续灌注，也可迅速提出导管，用高压水冲通导管，重新下隔水栓灌注，灌注时当隔水栓冲出导管后，将导管继续下降，直至导管不能再斜入时再稍许提升，继续灌注；如果导管接头法兰挂住钢筋笼，钢筋笼埋入混凝土不太深，则可提起钢筋笼，转动导管，使导管与钢筋笼脱离。

4.7吊脚桩：

⑴产生原因：

清孔后泥浆密度过低，孔壁塌落或孔底漏进泥砂，或未及时灌注混凝土；安放钢筋笼或导和碰撞孔壁，使孔壁泥皮塌落，清渣未净，残留沉渣地厚。

⑵防治措施：

按设计要求进行清孔，清孔后立即灌注混凝土；安放钢筋笼或灌注混凝土时注意不要碰撞孔壁；注意泥浆浓度，及时清渣。

4.8混凝土灌注量过大：

⑴产生原因：

钻头经过松软土层造成一定程度的扩孔，灌注混凝土时一部分扩散到软土中。

⑵防治措施：

钻孔时，控制好各不同土层的钻进速度，正常作业时，中途不要随便停钻。

4.9隔水塞卡在导管内

⑴产生原因：

①隔水塞翻转或胶垫过大;②隔水塞遇物卡住；③导管连接不直；④导管变形。

⑵防治措施：

用长杆冲捣或振捣，若无效提出导管，取出隔水塞重放，并检查导管连接的垂直主度。

4.10导管内进水

⑴产生原因：

①导管连接处密封不好；②初灌量不足，未埋住导管。

⑵防治措施：

①检查导管密封情况；②提出导管，消除灌入的混凝土，重新进行灌注，增加初灌量，调整导管底口至孔底高度。

4.11混凝土在导管内出不去

⑴产生原因：

①混凝土配比不符合要求，水灰比过小，坍落度过低；②混凝土泌水离析严重；③未及时发现导管内进水造成混凝土严重稀释，水泥浆与砂石分离；④灌注时间过长，表层混凝土已初凝；⑤导管未及时清理，导管内壁不流畅。

⑵防治措施：

①将混凝土按配比要求重新拌合并检查坍落度②检查所使用的水泥品种、标号和质量，按要求重新拌制③上下提动导管或捣实，使导管疏通，若无效，提出导管进行清理，然后重新插入混凝土内足够深度，用潜水泵或空气吸泥机将导管内泥浆、浮浆、杂物等吸除干净。

4.12钢筋笼错位或回窜

⑴产生原因：

①钢筋笼焊接质量不好；②钢筋笼固定不牢或未固定；③导管埋深小，导致钢筋笼上浮。

⑵防治措施：

吊起钢筋笼重新焊好下入孔内，检查钢筋笼固定情况，并加焊固定。

非全桩式钢筋笼在混凝土面接近钢筋笼底部时保持较大导管埋深，放慢灌注速度。

4.13夹层

⑴产生原因：

①埋管深度不够，混入泥浆；②孔壁垮落物夹入混凝土中；③导管进水使混凝土部分稀释。

⑵防治措施：

①重新插入导管将导管内的水和沉淀土用汲泥机和抽水的方法吸除；②桩身钻孔探明断桩、夹层位置，采用压浆处理。

五工程量与工期

5.1工程量

桩型

桩径

桩长

根数

混凝土量

备注

ZJ1

1000

15

16

188.5

ZJ2

12

4

37.7

合计

20

226.2